اقتصاد و برنامه ریزی شهری

اقتصاد و برنامه ریزی شهری

نقش نظارت‌پذیری طبیعی در افزایش امنیت فضاهای عمومی: تحلیل آیزوویست سه‌بعدی کوچه سیزده‌پیچ ساری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، گروه شهرسازی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 کارشناسی ارشد فناوری معماری، گروه معماری، دانشکدۀ معماری و شهرسازی دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران‌
3 کارشناسی معماری، گروه معماری، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران‌
چکیده
مقدمه
در دهه‌های اخیر، امنیت فضاهای عمومی شهری به یکی از دغدغه‌های اصلی شهرسازان، برنامه‌ریزان شهری، و ساکنان تبدیل شده است. از مهم‌ترین رویکردهای نوین در این زمینه، مفهوم نظارت‌پذیری طبیعی (Natural Surveillance) است که بر اساس آن، طراحی فضایی می‌تواند به گونه‌ای باشد که فرصت‌های دیداری و بصری را برای نظارت غیرمستقیم شهروندان بر یکدیگر افزایش دهد و در نتیجه، از وقوع جرائم پیشگیری کند. این رویکرد که ریشه در نظریات جفری هیل (Geoffrey Hill) و جین جکوبز (Jane Jacobs) دارد، بر این اصل استوار است که فضاهای باز و قابل مشاهده، کمتر مورد سوءاستفاده قرار می‌گیرند. با این‌حال، بسیاری از فضاهای شهری، به‌خصوص در بافت‌های تاریخی و فشرده، به دلیل ساختار کالبدی خود، از سطح پایینی از نظارت‌پذیری طبیعی برخوردارند که این امر می‌تواند به کاهش حس امنیت و افزایش آسیب‌پذیری منجر شود. پژوهش حاضر با هدف معرفی و به‌کارگیری رویکردی نوین در تحلیل و تقویت نظارت‌پذیری طبیعی در فضاهای شهری، به بررسی موردی کوچه سیزده‌پیچ واقع در بافت تاریخی شهر ساری به عنوان نمونۀ موردی می‌پردازد. این کوچه به دلیل ویژگی‌های کالبدی خاص خود، نمونه‌ای بارز از فضایی با پتانسیل پایین نظارت‌پذیری طبیعی است که نیاز به مداخلۀ طراحی شهری را بیش از پیش نمایان می‌سازد.
مواد و روش‌ها
این پژوهش از یک رویکرد کمی و تحلیلی ـ شبیه‌سازی بهره می‌برد. برای دستیابی به اهداف پژوهش، مراحل زیر به‌ترتیب انجام شد:
1. مدل‌سازی سه‌بعدی: در گام نخست، محدودۀ مورد مطالعه، یعنی کوچۀ سیزده‌پیچ در بافت تاریخی ساری، با دقت بالا و جزئیات سه‌بعدی با استفاده از نرم‌افزار اتودسک رویت (Autodesk Revit) مدل‌سازی شد. این مدل‌سازی دقیق، پایه و اساس تحلیل‌های فضایی بعدی را فراهم آورد و امکان بررسی تعاملات بصری در یک محیط مجازی را مهیا ساخت.
2. تحلیل ایزوویست سه‌بعدی: پس از مدل‌سازی، با بهره‌گیری از مفاهیم پیشرفته ایزوویست سه‌بعدی (Isovist 3D)، تحلیل‌های فضایی چندلایه‌ای صورت گرفت. ایزوویست‌ها (نقشه‌های دید) ابزاری قدرتمند برای سنجش میزان دید از یک نقطه خاص در فضا هستند. در این پژوهش، از ابزارهای تحلیلی گرسهاپر (Grasshopper) به‌ عنوان یک پلاگین قدرتمند در محیط نرم‌افزار راینو (Rhino) برای اجرای الگوریتم‌های ایزوویست سه‌بعدی استفاده شد. این ابزارها امکان محاسبۀ دقیق میزان دید از هر نقطۀ دلخواه را فراهم آوردند.
3. برنامه‌نویسی و تحلیل داده‌ها: برای افزایش دقت و انعطاف‌پذیری در تحلیل‌ها و همچنین، خودکارسازی فرایندهای پیچیده، از زبان برنامه‌نویسی پایتون (Python) استفاده شد. اسکریپت‌های پایتون برای پردازش داده‌های حاصل از تحلیل‌های ایزوویست و انجام محاسبات پیچیده‌تر به کار گرفته شدند. این بخش شامل تحلیل دید از سوی ناظرین ساکن (نقاط ثابت مشاهده) و همچنین، ناظران در حال حرکت (بررسی پیوستگی دید در طول مسیر) بود تا تصویری جامع از میزان نظارت‌پذیری طبیعی ارائه شود.
4. تصویرسازی نتایج: در نهایت، نتایج حاصل از تحلیل‌های فضایی و محاسبات پایتون به صورت نقشه‌های حرارتی (Heatmaps) گرافیکی ارائه شد. این نقشه‌ها، میزان دیده ‌شدن مسیر از سوی ناظران را در نقاط گوناگون و در سطح استاندارد و طبیعی دید انسان، با استفاده از طیف‌های رنگی، به‌وضوح نمایش می‌دهند. این روش تصویرسازی، فهم و تفسیر نتایج را برای مخاطبان تسهیل کرد.
یافته‌ها
تحلیل‌های صورت‌گرفته با استفاده از مدل‌سازی سه‌بعدی، ایزوویست، گرسهاپر و پایتون، ضعف‌ها و قوت‌های نظارت‌پذیری طبیعی در کوچۀ سیزده‌پیچ ساری را به‌وضوح آشکار ساخت. نقشه‌های حرارتی تولید‌شده، مناطق با دید کم و مناطق با دید بالا را به تفکیک برای ناظران ساکن و در حال حرکت نشان دادند.
• کاهش چشم‌گیر نظارت‌پذیری در پیچ‌ها و انحناهای کوچه: نتایج به‌وضوح نشان داد میزان دید و در نتیجه، نظارت‌پذیری طبیعی در بخش‌های پیچ‌در‌پیچ و تنگ کوچه به‌شدت کاهش می‌یابد. این امر به دلیل محدودیت‌های بصری ناشی از دیوارهای بلند و زوایای تند کوچه است که فرصت دید از یک نقطه به نقطۀ دیگر را از بین می‌برد. نقشه‌های حرارتی این مناطق را با رنگ قرمز نمایش دادند.
• پراکندگی نقاط دید باز و محدود: مشاهده شد که حتی در بخش‌های نسبتاً مستقیم کوچه، به دلیل وجود درها، پنجره‌ها، و بازشوهای محدود، نقاط دید باز به صورت پراکنده و ناپیوسته هستند. این ناپیوستگی در دید، از ایجاد یک شبکۀ نظارتی جامع و مؤثر جلوگیری می‌کند.
نتیجه‌گیری
این پژوهش با معرفی و به‌کارگیری رویکردی نوین در تحلیل نظارت‌پذیری طبیعی، توانست میزان دیده ‌شدن و پتانسیل نظارتی در کوچه سیزده‌پیچ ساری (به عنوان یک نمونۀ موردی) را به صورت دقیق و کمی‌سازی‌شده آشکار سازد. نتایج به‌وضوح نشان داد طراحی کالبدی فعلی این کوچه، به سطح پایینی از نظارت‌پذیری طبیعی منجر شده است. با این‌حال، این یافته‌ها بستری برای ارائۀ راهکارهای عملی و مبتنی بر شواهد به منظور افزایش امنیت و کیفیت فضایی در این کوچه تاریخی فراهم آورد:
• افزایش بازشوها و شفافیت در نماها: پیشنهاد می‌شود با ایجاد بازشوهای جدید (پنجره‌ها، نورگیرها، یا حتی مشبک‌های تزئینی) در نماهای ساختمان‌های مشرف به کوچه، و همچنین استفاده از مصالح شفاف یا نیمه‌شفاف در بخش‌هایی از جداره‌ها، فرصت‌های دیداری برای ساکنان و رهگذران افزایش یابد.
• طراحی فضای سبز با دید باز: استفاده از فضای سبز مناسب که مانع دید نشود (مانند درختان با تنه بلند و شاخ و برگ در ارتفاع بالاتر یا گیاهان بوته‌ای کوتاه) می‌تواند به زیبایی بصری و در عین حال حفظ نظارت‌پذیری کمک کند.
• افزایش روشنایی و نورپردازی مناسب: با توجه به اینکه دید در شب کاهش می‌یابد، بهبود سیستم روشنایی و نورپردازی کوچه می‌تواند نقش مهمی در افزایش نظارت‌پذیری و حس امنیت داشته باشد.
• تشویق به حضور اجتماعی: با ایجاد فضاهایی برای نشستن، تعاملات اجتماعی، و فعالیت‌های کوچک محلی، می‌توان حضور افراد را در کوچه افزایش داد که خود به صورت طبیعی به نظارت‌پذیری بیشتر منجر می‌شود.
این روش تحلیل برای ارتقای امنیت نه تنها برای کوچۀ سیزده‌پیچ ساری کاربرد دارند، بلکه قابلیت تعمیم به فضاهای مشابه در بافت‌های تاریخی سایر شهرهای کشور را نیز دار‌ند. استفاده از ابزارهای تحلیلی پیشرفته مانند ایزوویست سه‌بعدی و برنامه‌نویسی پایتون، رویکردی کارآمد برای شناسایی دقیق مشکلات فضایی و ارائۀ راه‌حل‌های طراحی شهری مؤثر ارائه می‌دهد که می‌تواند در آینده به ارتقای امنیت و سرزندگی فضاهای عمومی شهری کمک شایانی کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The Role of Natural Surveillance in Enhancing the Security of Public Spaces: A 3D Isovist Analysis of Sari’s 13-Pich Alley

نویسندگان English

Atiyeh Asgari 1
Hanieh Ziaratian 2
Arezoo Soltani 3
1 Assistant Professor, Department of Urbanism. ST.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 M.Sc. in Architectural Technology, Department of Architecture, Faculty of Architecture and Urban Planning, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 B.Sc. in Architecture, Department of Architecture, West Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Introduction 
In recent decades, the security of urban public spaces has become a significant concern for urban designers, planners, and residents. One of the most important contemporary approaches in this regard is the concept of natural surveillance, which posits that spatial design can enhance visual and observational opportunities for indirect monitoring by citizens. This, in turn, can help prevent criminal activities. Rooted in the theories of Jeffrey Hill and Jane Jacobs, this approach is based on the principle that open and visible spaces are less likely to be misused. However, many urban spaces—particularly those within dense, historic urban fabrics—suffer from low levels of natural surveillance due to their physical structures. This can lead to a reduced sense of safety and increased vulnerability. The present study aims to introduce and apply an innovative approach for analyzing and enhancing natural surveillance in urban spaces. As a case study, it examines Kucheh-ye Sizdah-Pich (Thirteen-Turn Alley), located in the historical fabric of Sari, a city in northern Iran. Owing to its specific spatial characteristics, this alley is a clear example of a space with limited potential for natural surveillance, highlighting the urgent need for urban design interventions.
Materials and Methods
This study adopts a quantitative and analytical-simulation approach. To achieve the research objectives, the following steps were undertaken:
1. 3D Modeling: In the first step, the case study area—Kucheh-ye Sizdah-Pich (Thirteen-Turn Alley) located in the historical fabric of Sari—was modeled in high detail using Autodesk Revit. This precise 3D modeling formed the foundation for subsequent spatial analyses and enabled the examination of visual interactions within a virtual environment.
2. 3D Isovist Analysis: Advanced 3D isovist concepts were employed to conduct multilayer spatial analyses following the modeling phase. Isovists, or visibility maps, are powerful tools for assessing the visual field from a specific point in space. This study used analytical tools from Grasshopper—a powerful plugin within the Rhino software environment—to implement 3D isovist algorithms. These tools enabled precise visibility calculations from any desired point within the modeled space.
3. Programming and Data Analysis: Python was utilized to enhance the accuracy and flexibility of the analyses and automate complex processes. Python scripts were developed to process the data generated from the isovist analyses and perform more advanced computations. This stage included evaluating visibility from stationary and mobile observers (fixed viewpoints) (assessing the continuity of vision along movement paths), thus providing a comprehensive picture of the natural surveillance potential.
4. Visualization of Results: Finally, the outcomes of the spatial analyses and Python computations were graphically presented as heatmaps. These visualizations depict the degree of visibility along pathways from the perspective of observers, using color gradients that correspond to standard human visual ranges. This method of visualization greatly facilitated the interpretation and communication of the findings.
Findings
The analyses conducted through 3D modeling, isovist analysis, Grasshopper algorithms, and Python scripting revealed both the strengths and weaknesses of natural surveillance in Kucheh-ye Sizdah-Pich, located in the historical fabric of Sari. The resulting heatmaps differentiated between high and low visibility areas for both stationary and moving observers.
• Significant Reduction of Surveillance in Curved and Narrow Segments: The results clearly demonstrated a substantial decline in visibility—and consequently, in natural surveillance—in the narrow and winding segments of the alley. This reduction stems from visual obstructions caused by tall walls and sharp angles, which eliminate the possibility of visual continuity from one point to another. These areas were marked in red on the heatmaps, indicating minimal visibility.
• Fragmentation of Open and Limited Viewpoints: It was observed that even in relatively straight segments of the alley, open viewpoints were scattered and discontinuous due to the limited number and placement of doors, windows, and other openings. This discontinuity prevents the formation of a cohesive and effective natural surveillance network throughout the alley.
Conclusion
By introducing and applying an innovative approach to the analysis of natural surveillance, this study was able to quantitatively and precisely assess the visibility and surveillance potential of Kucheh-ye Sizdah-Pich in Sari as a case study. The results clearly indicated that the current spatial configuration of the alley leads to a low level of natural surveillance. However, these findings provide a solid foundation for proposing practical and evidence-based strategies to enhance both safety and spatial quality in this historic urban space:
• Increasing Openings and Transparency in Facades: It is recommended to introduce new openings—such as windows, skylights, or even decorative perforated screens—on the facades of buildings facing the alley. The use of transparent or semi-transparent materials in certain parts of the walls can also enhance visual connections for residents and pedestrians.
• Designing Open-View Green Spaces: The use of greenery that does not obstruct visibility—such as tall trees with high canopies or low-growing shrubs—can contribute to visual aesthetics while preserving natural surveillance.
• Improving Lighting and Nighttime Visibility: Since visibility naturally decreases at night, enhancing the alley’s lighting system can play a crucial role in increasing both surveillance and the perceived sense of safety.
• Encouraging Social Presence: Creating spaces for seating, social interaction, and small-scale local activities can encourage greater human presence in the alley, which in turn promotes natural surveillance through everyday social engagement.
This analytical method for enhancing safety is not only applicable to Kucheh-ye Sizdah-Pich, but also transferable to similar spaces within the historic fabrics of other cities. The use of advanced analytical tools such as 3D isovists and Python scripting provides a practical approach for precisely identifying spatial vulnerabilities and generating targeted urban design solutions. Ultimately, such methods hold significant potential for improving safety and vitality in public urban spaces.

کلیدواژه‌ها English

3D Isovist
Natural Surveillance
Urban Security
Visibility Analysis
Abd-Alhamid, F., Kent, M., & Wu, Y. (2022). Quantifying window view quality: A review on view perception assessment and representation methods. Building and Environment, 227, 109742. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109742 
Ai, D., Wang, H., Kuang, D., Zhang, X., & Rao, X. (2024). Measuring pedestrians’ movement and building a visual-based attractiveness map of public spaces using smartphones. Computers, Environment and Urban Systems, 108, 102070. https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2023.102070 
Armitage, R., & Monchuk, L. (2011). Sustaining the crime reduction impact of designing out crime: Re-evaluating the Secured by Design scheme 10 years on. Security Journal, 24, 320–343. https://doi.org/10.1057/sj.2010.6 
Benedikt, M. L. (1979). To take hold of space: Isovists and isovist fields. Environment and Planning B: Planning and Design, 6(1), 47–65. https://doi.org/10.1068/b060047 
Carmona, M., Heath, T., Oc, T., & Tiesdell, S. (2010). Public places, urban spaces: The dimensions of urban design (2nd ed.). Routledge. 
Coburn, A., Vartanian, O., & Chatterjee, A. (2020). Buildings, beauty, and the brain: A neuroscience of architectural experience. Journal of Cognitive Neuroscience, 32(11), 2196–2207. https://doi.org/10.1162/jocn_a_01146 
Cozens, P. M. (2008). New Urbanism, crime and the suburbs: A review of the evidence. Urban Policy and Research, 26(4), 429–444. https://doi.org/10.1080/08111140802084759 
Cozens, P. M., & Love, T. (2015). A review and current status of crime prevention through environmental design (CPTED). Journal of Planning Literature, 30(4), 393–412. https://doi.org/10.1177/0885412215595440 
Cozens, P. M., Saville, G., & Hillier, D. (2005). Crime prevention through environmental design (CPTED): A review and modern bibliography. Property Management, 23(5), 328–356. https://doi.org/10.1108/02637470510631483 
Daneshmandian, M. C. (2020). The efficiency of visual buffer zones in preserving historic open spaces: A case study of Persian gardens. Journal of Urban Design, 25(6), 735–755. https://doi.org/10.1016/j.scs.2019.101856 
Dubbeld, L. (2020). Surveillance and the city: Visibilities, infrastructures, and the urban condition. Surveillance & Society, 18(4), 426–443. Retrieved from https://ojs.library.queensu.ca/index.php/surveillance-and-society/article/view/14064Note: The journal “Surveillance & Society” does not assign DOIs to its articles; hence, this reference is listed without a DOI.
Ebarat Shomal. (2023, August 22). Photos of 13-Pich Alley in Sari: The oldest urban neighborhood [Photographs]. Retrieved from https://tinyurl.com/13pich-sari 
Ellard, C. (2015). Places of the heart: The psychogeography of everyday life. Bellevue Literary Press.
Ellard, C. (2021). Urban design and the science of mental life. In T. P. Andriotis & M. Golemati (Eds.), Urban design and cognitive science (pp. 45–68). Springer.
Esfandiari, K., & Tarkashvand, A. (2020). Application of isovist and sightline analyses in assessing visual quality in residential complexes: A case study of Kermanshah city. Journal of Urban Space Design Studies, 35, 19–32. https://doi.org/10.34785/J011.2021.105
Farrokhani, M., Sheikh-ol-Eslami, A., & Norouzi, M. (2020). Redesigning urban spaces with an emphasis on enhancing the sense of security: A case study of the historical fabric of Khorramabad. Geography and Human Relations, 3(1), 187–206. https://doi.org/10.22034/gahr.2020.230747.1401 
Morello, E., & Ratti, C. (2010). A digital image of the city: 3D isovists in Lynch’s urban analysis. Environment and Planning B: Planning and Design, 37(5), 1007–1021. https://doi.org/10.1068/b36064 
Fan, Z., Fujiwara, K., Liu, P., Zhang, F., & Biljecki, F. (2025). Image-based visibility analysis replacing line-of-sight simulation: An urban landmark perspective. arXiv Preprint, arXiv:2505.11809. https://doi.org/10.48550/arXiv.2505.11809 
Félix, L., & Organista, M. (2023). Understanding the neighborhoods’ in-between spaces through surveillance and safety mapping. Urban Studies, 61(2), 235–250. https://doi.org/10.1016/j.foar.2023.10.001 
Gervasi, O., Murgante, B., Misra, S., Maria, A., & Garau, C. (2020). Digital city-surveillance models and urban security: Integrating isovist and space syntax in realising adaptive decision support systems. In Computational Science and Its Applications – ICCSA 2020 (Lecture Notes in Computer Science, Vol. 12251, pp. 456–471). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-58814-4_31 
Huang, C., Tsai, Y., & Cheng, W. (2022). An AI-based pedestrian tracking system using SLAM for real-time urban safety analytics. Sensors, 22(8), 2951. https://doi.org/10.3390/s22082951 
Jacobs, J. (1961). The death and life of great American cities. Random House.
Karimi, K. (2012). A configurational approach to analytical urban design: ‘Space syntax’ methodology. Urban Design International, 17(4), 297–318. https://doi.org/10.1057/udi.2012.19 
Kim, G., Kim, A., & Kim, Y. (2019). A new 3D space syntax metric based on 3D isovist capture in urban space using remote sensing technology. Computers, Environment andUrban Systems, 74, 74–87. https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2018.11.009 
Kim, Y. O., & Penn, A. (2004). Linking the spatial syntax of cognitive maps to the spatial syntax of the environment. Environment and Behavior, 36(4), 483–504. https://doi.org/10.1177/0013916503261384 
López, A., & Zalama, E. (2020). Mobile device data and urban visibility patterns: A new model for real-time surveillance mapping. Cities, 96, 102454. https://doi.org/10.1016/j.cities.2019.102454 
Marshall, C., & Rossman, G. B. (2016). Designing qualitative research (6th ed.). SAGE Publications.
Nasar, J. L., & Jones, K. M. (1997). Landscapes of fear and stress. Environment and Behavior, 29(3), 291–323. https://doi.org/10.1177/001391659702900301 
Newman, O. (1972). Defensible space: Crime prevention through urban design. Macmillan.
Oc, T., & Tiesdell, S. (1997). Safer city centres: Reviving the public realm. Paul Chapman Publishing.
Pazhuhan, M., Azadi, H., López-Carr, D., Barbir, J., Shahzadi, I., & Fürst, C. (2023). Social sustainability of residential squares: Evidence from Narmak neighborhood, Tehran. Habitat International, 136, 102811. https://doi.org/10.1016/j.habitatint.2023.102811 
Penn, A. (2004). Space syntax and spatial cognition: Or why the axial line? Environment and Behavior, 36(4), 506–536. https://doi.org/10.1177/0013916502238864 
Qiu, Y., Pan, H., Kalantari, Z., Giusti, M., & Che, S. (2023). The natural focus: Combining deep learning and eye-tracking to understand public perceptions of urban ecosystem aesthetics. Ecological Indicators, 156, 111181.  https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111181 
Rahimbakhsh, H., Kohansal, M. E., Tarkashvand, A., Faizi, M., & Rahbar, M. (2022). Multi-objective optimization of natural surveillance and privacy in early design stages utilizing NSGA-II. Automation in Construction, 141, 104328. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2022.104547 
Spaniol, M., & Sorrento, J. (2022). The rise of neuro-architecture: Brain-based urban design for safer cities. Frontiers in Psychology, 13, 875426. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2022.875426 
دوره 6، شماره 3
پاییز 1404
صفحه 118-129

  • تاریخ دریافت 04 خرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 16 تیر 1404
  • تاریخ پذیرش 22 تیر 1404